최근 유럽에서는 탈탄소화를 위한 고효율 산업 전기화 기술로서 산업용 히트펌프가 주목받고 있다. 특히 산업용 히트펌프의 연구개발이 활발해지고 있을 뿐만 아니라 다수의 제품이 시장에 등장하고 도입사례도 증가하고 있다.

본지는 2022년 2월호부터 한국의 산업용 히트펌프의 연구개발이나 보급 확대를 위한 활동에 참고가 될 것으로 생각되는 유럽 산업용 히트펌프의 시장 현황(제품과 도입사례) 및 개발동향에 대해 일본 전력중앙연구소의 조사자료를 번역, 연재한다.

연재 주요 내용

[유럽의 산업용 히트펌프 시장개관]

- 16개 업체에서 30종류의 산업용 히트펌프가 제품화되어 있다. 공급온도는 100°C 미만인 제품의 비율이 높지만 160°C 공급이 가능한 제품도 있다.

- 식품산업으로의 도입사례가 비교적 많고 특히 냉온수 동시 이용 형태가 많이 보이고 있다. 그 중에서도 노르웨이 유제품 공장에서는 완전 전기화 (Electrification)를 달성하고 있다.

- 히트펌프 도입 시 컨설팅 회사가 공장의 에너지를 분석해 히트펌프의 사양이나 프로세스로의 통합 방법을 제안한 사례도 볼 수 있다.

[유럽의 산업용 히트펌프 개발동향]

- 100~-200°C까지의 공급이 가능한 고온 히트펌프의 개발과 실증이 활발해지고 있다.

- 건조공정을 대상으로 한 프로젝트를 많이 볼 수 있으며, 5개의 건조 공정용 히트펌프의 개발 및 실증 프로젝트가 진행 중이다.

- 산업용 히트펌프의 개발과 실증 및 시장투입 전의 성능평가와 신뢰성 확보를 목적으로 대용량 고온 히트펌프의 성능평가가 가능한 2개의 시험설비가 정비됐다.

[산업용 히트펌프 보급 확대를 위한 시사점]

- 유럽의 컨설팅회사와 같이 공장의 프로세스와 히트펌프에 관한 양쪽 모두의 지견을 가지고, 공장과 메이커 사이에서 활동할 수 있는 플레이어가 필요하다.

- 히트펌프 연구개발 프로젝트 수행시 기기 개발까지의 R&D가 주류지만 개발단계에서 사용자도 참가한 실증시험까지를 포함한 RD&D(연구개발 실증, Research Development & Demonstration)가 필요하다.

(지난달에 이어)

프랑스

에너타임(Enertime)은 2008년 창업한 기업으로 유기랭킨 사이클에 의한 발전장치와 고온 히트펌프를 제조·판매하고 있다. 터보 기계의 설계·제조 기술을 보유하고 있으며, 발전용 터빈과 히트펌프용 압축기에 그 기술을 활용하고 있다.

산업용 히트펌프에 대해서는 〈사진 1>과 같이 터보 압축기를 탑재하고, 냉매에 R1233zd(E) 또는 R1234ze(E)를 이용해 최고 130°C의 가압수 또는 최고 95°C의 온수를 공급할 수 있다.

존슨콘트롤스(Johnson Controls)의 요크(YORK) 브랜드는 1874년 미국에서 창업한 전통 냉동공조기 제조회사로 2005년 존슨콘트롤스(Johnson Controls)의 산하에 들어 갔다. 요크(YORK)는 프랑스에도 공장을 두

고 대형 칠러의 생산과 개발을 담당하고 있다. 산업용 히트펌프에 대해서는 〈사진 2>와 같이 터보 압축기 또는 스크류 압축기를 탑재하고 냉매에 R134a를 이용해 최고 90°C의 온수를 공급할 수 있다.

캐리어(Carrier)는 1902년에 미국에서 창업한 전통 냉동공조기기 제조업체로 프랑스에도 생산 및 개발 거점을 가지고 있다. 산업용 히트펌프에 대해서는 〈사진 3>과 같이 스크류 압축기를 탑재하고 냉매에 R1234 ze(E)를 이용해 최고 85°C의 온수를 공급할 수 있다.

오스트리아

오쉬너(Ochsner)는 1978년 창업한 히트펌프기기 메이커로 냉각보다 가열이 메인이며, 가정용부터 산업용까지 폭넓은 제품 라인업을 갖추고 있다.

압축기는 스크롤, 스크류, 터보의 3가지 형식을 가지고 있으며, 가열능력은 2kW에서 2.5MW, 최고 공급 온도는 130°C까지 대응 가능하다. 〈사진 4>에 고온 히트펌프의 외관을 나타낸다. 냉매로는 R245fa를 채용하고 스크류 압축기를 탑재한 이코노마이저 사이클로 구성된다.

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